(57)【要約】【課題】  磁性体素材又はこれから製作される磁性体の機械的強度の向上と脆性の改善を図ることができ、長寿命でありかつメンテナンスコストがかからずに済み、しかも比較的安価にかつ容易に製作し得る磁性体（特に、高周波誘導加熱コイル用の磁性体）及びその製造方法を提供する。【解決手段】  ワニス１０を内部組織の空隙部７に含浸させて成ることを特徴とする磁性体８が開示される。この磁性体８の製造に際しては、磁性体素材Ｓから所望の形状に加工する形状加工工程（第１工程）と、この形状加工工程において加工された磁性体素材Ｗの内部組織の空隙部７にワニス１０を含浸するワニス含浸処理工程（第２工程）と、このワニス含浸処理工程においてワニス含浸処理を施した磁性体素材Ｗを乾燥硬化させる乾燥硬化工程（第３工程）とを順次に施行する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワニスを内部組織の空隙部に含浸させて成ることを特徴とする磁性体。
【請求項２】
処理対象物を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに加熱効率の向上を目的として固定配置される高周波誘導加熱コイル用の磁性体であって、ワニスを内部組織の空隙部に含浸させた磁性体素材により構成したことを特徴とする磁性体。
【請求項３】
（ａ）  磁性体素材から所望の形状に加工する形状加工工程と、
（ｂ）  前記形状加工工程において加工された磁性体素材の内部組織の空隙部にワニスを含浸するワニス含浸処理工程と、
（ｃ）  前記ワニス含浸処理工程においてワニス含浸処理を施した磁性体素材を乾燥硬化させる乾燥硬化工程と、
を順次に施行することを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項４】
前記乾燥硬化工程の後に、余分のワニス等を除去して形状仕上げ加工を行う仕上げ加工工程を更に施行することを特徴とする請求項３に記載の磁性体の製造方法。
【請求項５】
（ａ）  磁性体素材の内部組織の空隙部にワニスを含浸するワニス含浸処理工程と、
（ｂ）  前記ワニス含浸処理工程において得られる磁性材素材を乾燥硬化する乾燥硬化工程と、
（ｃ）  前記乾燥硬化工程において得られた磁性体素材を所望の形状に加工する形状加工工程と、
を順次に施行することを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項６】
前記ワニス含浸処理工程におけるワニス含浸処理は、磁性体素材へのワニスの浸漬による処理、又は、磁性体素材へのワニスの真空注入による処理であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の磁性体の製造方法。
【請求項７】
前記磁性体は、処理対象物を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに加熱効率の向上を目的として固定配置される高周波誘導加熱コイル用の磁性体であることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の磁性体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体及びその製造方法に関し、例えば、焼入や焼戻など熱処理に際して高周波誘導加熱コイルにより処理対象物を高周波誘導加熱する場合に加熱効率を向上させるために高周波誘導加熱コイルに固定配置して使用される高周波誘導加熱コイル用の磁性体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波焼入などにおいては高周波誘導加熱コイルが使用されるが、この高周波誘導加熱コイルによる加熱効率を向上させる１つの手段として磁性体が従来より使用されている。
【０００３】
図４はその使用例の１つを示すものである。図４に示す使用例の場合には、例えばリング形状の焼入対象物（被焼入体）であるワーク（処理対象物）１の内部に例えばリング形状の高周波誘導加熱コイル２を配置し、この高周波誘導加熱コイル２に高周波電源３から高周波電流を供給することによりワーク１の内周面１ａを高周波誘導加熱するようにしている。すなわち、上述の高周波誘導加熱コイル２には、通常、加熱効率を向上させるために例えばリング形状の磁性体４を固定配置し、この磁性体４を内部に一体に取付けて成る高周波誘導加熱コイル２を用いてワーク１の内周面１ａを高周波誘導加熱するようにしている。かくして、磁性体４を高周波誘導加熱コイル２に備えたことに伴い、ワーク１は、高周波誘導加熱コイル２のみの場合（磁性体４を備えない場合）よりも効率的に高周波誘導加熱される。
【０００４】
上述の磁性体４は、例えば、図５に示すようなリング形状のものから成り、通常は、磁性体素材Ｓから機械加工等により所望の形状のものに製作される。なお、磁性体素材Ｓは、鉄粉とバインダとを混合して成形したものであって、機械的強度は一般に低く、吸水性を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６は、従来より用いられている磁性体素材Ｓの顕微鏡写真（倍率：４００倍）を図示したものである。磁性体素材Ｓは、図６から明らかなように、鉄粉５とバインダ６とを混在したものから成り、磁性体素材Ｓの内部組織において鉄粉５とバインダ６との間には多数個の空隙部７が存在する。この空隙部７の存在により、既述のように磁性体素材Ｓは、機械的強度が低くて脆い材質となっている。更に、空隙部７内に水が混入し易いので、高周波焼入を行うに際して焼入冷却水が磁性体素材Ｓの空隙部７内に侵入するおそれが多分にある。磁性体素材Ｓが吸水する（すなわち、前記空隙部７内に水が浸入する）と、高周波誘導加熱などに際して、磁性体素材Ｓの発熱と焼入対象物（被処理対象物）からの輻射熱を受けるのに伴い、前記空隙部７内に浸入した水が高熱となり、この水に接触しているバインダ６が劣化されてその全体が脆弱化される。そのため、使用中の磁性体４に破損割れが生じ、使用不能のものとなる場合がある。
【０００６】
以上のように、従来の磁性体素材Ｓは、割れ易く、例えば２５,０００回程度のショットで使用不能になり、新しいものと交換する必要性が生じる。新品と交換するには、焼入作業を中止し、高周波誘導加熱コイル等を新しいものと交換することが必要となるが、この交換作業には多くの時間が必要となる。しかも、交換後における所定の熱処理品質を保持させるべく磁性体４に固定位置などを正しく設定する必要があるが、それに要する時間も長くかかり、生産効率が大幅に低下するという不具合がある。また、メンテナンスコストの増大化を招くといった不具合もある。
【０００７】
本発明は、以上のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、磁性体素材又はこれから製作される磁性体の機械的強度の向上と脆性の改善を図ることができ、長寿命でありかつメンテナンスコストがかからずに済み、しかも比較的安価にかつ容易に製作し得る磁性体（特に、高周波誘導加熱コイル用の磁性体）及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、ワニスを磁性体の内部組織の空隙部に含浸させることを特徴としている。
本発明では、処理対象物を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに加熱効率の向上を目的として固定配置される高周波誘導加熱コイル用の磁性体において、ワニスを内部組織の空隙部に含浸させた磁性体素材により構成している。
また、本発明では、
（ａ）  磁性体素材から所望の形状に加工する形状加工工程（第１工程）と、
（ｂ）  前記形状加工工程において加工された磁性体素材の内部組織の空隙部にワニスを含浸するワニス含浸処理工程（第２工程）と、
（ｃ）  前記ワニス含浸処理工程においてワニス含浸処理を施した磁性体素材を乾燥硬化させる乾燥硬化工程（第３工程）と、
を順次に施行するようにしている。
また、本発明では、前記乾燥硬化工程の後に、余分のワニス等を除去して形状仕上げ加工を行う仕上げ加工工程（第４工程）を更に施行するようにしている。
また、本発明では、
（ａ）  磁性体素材の内部組織の空隙部にワニスを含浸するワニス含浸処理工程（第１工程）と、
（ｂ）  前記ワニス含浸処理工程において得られる磁性材素材を乾燥硬化する乾燥硬化工程（第２工程）と、
（ｃ）  前記乾燥硬化工程において得られた磁性体素材を所望の形状に加工する形状加工工程（第３工程）と、
を順次に施行するようにしている。
また、本発明では、前記ワニス含浸処理工程におけるワニス含浸処理は、磁性体素材へのワニスの浸漬による処理、又は、磁性体素材へのワニスの真空注入による処理であるようにしている。
また、本発明では、前記磁性体は、処理対象物を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに加熱効率の向上を目的として固定配置される高周波誘導加熱コイル用の磁性体であるようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の本発明は、ワニスを内部組織の空隙部に含浸させて成る磁性体に係るものであるから、本発明の磁性体によれば、磁性体の内部組織の空隙部がワニスによって充填されて当該空隙部が存在しなくなるため、磁性体の機械的強度の向上（すなわち、脆性の改善）を図ることができて破損の可能性を大幅に低下せしめることができる。一方、磁性体に含まれるバインダは、ワニスによって劣化を生じることがない。従って、これらの作用効果が相俟って、磁性体の使用寿命を大幅に長くすることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、処理対象物を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに加熱効率の向上を目的として固定配置される高周波誘導加熱コイル用の磁性体を、ワニスを内部組織の空隙部に含浸させた磁性体素材により構成したものであるから、本発明によれば、高周波誘導加熱時に破損がなく、従来のものより数倍も長い使用期間（例えば、約７倍以上の加熱ショット数）のある簡便構造の高周波誘導加熱コイル用の磁性体を提供することができる。また、この高周波誘導加熱コイルが高周波焼入処理や高周波焼戻処理のために用いられる場合には、焼入冷却水などが前記空隙部内に侵入することに起因するバインダの劣化、ひいては磁性体素材の脆弱化に伴う破損をなくすことができる。
【００１１】
請求項３に記載の本発明は、磁性体素材から所望の形状に加工する形状加工工程（第１工程）と、形状加工工程において加工された磁性体素材の内部組織の空隙部にワニスを含浸するワニス含浸処理工程（第２工程）と、ワニス含浸処理工程においてワニス含浸処理を施した磁性体素材を乾燥硬化させる乾燥硬化工程（第３工程）とを順次に施行するようにしたものであるから、比較的容易な製造方法により、内部組織の空隙部にワニスが充填された機械強度の非常に高い磁性体を簡便にかつ安価に製造することができる。さらに、ワニスを含浸させた磁性体を乾燥により硬化させるようにしているので、磁性体の機械強度をより一層の向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は、乾燥硬化工程の後に、余分のワニス等を除去して形状仕上げ加工を行う仕上げ加工工程（第４工程）を更に施行するようにしたものであるから、当該磁性体が固定配置される高周波誘導加熱コイルの形状に対応する形状に正確に成形することができ、最終製品としての磁性体の形状品質を良好にすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の本発明は、磁性体素材の内部組織の空隙部にワニスを含浸するワニス含浸処理工程（第１工程）と、ワニス含浸処理工程において得られる磁性材素材を乾燥硬化する乾燥硬化工程（第２工程）と、乾燥硬化工程において得られた磁性体素材を所望の形状に加工する形状加工工程（第３工程）とを順次に施行するようにしたものであるから、磁性体素材の状態でワニス含浸処理を行って機械強度の向上を図った後に所望の形状の磁性体に加工する方法を採用することにより、磁性体素材から最終製品の磁性体を製造するまでの工程数を削減することが可能（すなわち、仕上げ加工工程が不要）となり、製造コストの低減を図ることができる上に、磁性体素材の機械強度の向上に伴って磁性材素材の機械加工中における割れをなくすことができる。
【００１４】
また、請求項６に記載の本発明は、ワニス含浸処理工程におけるワニス含浸処理を、磁性体素材へのワニスの浸漬による処理、又は、磁性体素材へのワニスの真空注入による処理としたものであるから、磁性体素材へのワニスの含浸すなわち磁性体素材の内部組織の空隙部へのワニスの充填を高い信頼性をもって確実に行うことが可能である。
【００１５】
請求項７に記載の本発明は、ワニスを含浸させる対象物となる磁性体を、処理対象物を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに加熱効率の向上を目的として固定配置される高周波誘導加熱コイル用の磁性体としたものであるから、高周波誘導加熱時に破損がなく、従来のものより数倍も長い使用期間のある高周波誘導加熱コイル用の磁性体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱コイル用の磁性体並びにその製造方法について図１〜図３を参照して詳述する。なお、図１〜図３において、図４〜図６と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱コイル用の磁性体は、その内部組織の空隙部にワニスを含浸させて成ることに特徴を有しており、その製造方法としては以下に示すような実施例が挙げられる。
【００１８】
実施例１
図１は、本発明の「ワニスを含浸させて成る高周波誘導加熱コイル用の磁性体」の製造方法の第１実施例を示す工程図である。本実施例においては、磁性体８の製造のために、磁性体素材Ｓを用意する。この磁性体素材Ｓは、鉄粉５とバインダ６との混合物から成る市販の商品であって、その外径形状は、通常、板状の直方体（矩形体）として成形されている。
【００１９】
まず、第１工程においては、上述の磁性体素材Ｓから所望の形状（本実施例では、リング形状）の磁性体素材Ｗを製作する（形状加工工程）。なお、磁性体素材Ｓは脆いため、磁性体素材Ｗの加工は機械加工により行うのが望ましい。例えば、図示のようなリング形状の磁性体素材Ｗを製作する場合には、旋盤加工を行うのが好ましい。
【００２０】
次いで、第２工程において、所望形状に加工された磁性体素材Ｗに対してワニス含浸処理、すなわち、磁性体素材Ｗの内部組織の空隙部７にワニスを含浸させるための処理を行う（ワニス含浸処理工程）。磁性体素材Ｗにワニスを含浸させる方法としては、ワニス槽（図示せず）に貯留されたワニスの中に磁性体素材Ｗを浸漬する方法、或いは、磁性体素材Ｗへのワニスの真空注入によりワニスを磁性体素材Ｗの内部組織の空隙部７に吸引して行うが、これに限定するものではない。
【００２１】
次に、第３工程において、ワニス含浸処理された磁性体素材Ｗを乾燥させて、硬化させる（乾燥硬化工程）。なお、この乾燥手段としては特に限定するものではなく、種々の乾燥方法を適用可能である。
【００２２】
しかる後に、第４工程において、磁性体素材Ｗの最終仕上げを行う（仕上げ加工工程）。すなわち、ワニスを含浸した磁性体２の外面側には余分のワニスが付着しているため、第４工程において、このワニスを除外し、磁性体素材Ｗを所望の形状に仕上げ加工する。以上により、ワニスを含浸した磁性体８を製作する。
【００２３】
実施例２
図２は、本発明の「ワニスを含浸させて成る高周波誘導加熱コイル用の磁性体」の製造方法の第２実施例を示す工程図である。なお、この第２実施例は、上述の実施例１（第１実施例）の製造方法を改善したものである。上述の実施例１の製造方法は、磁性体素材Ｓから所望形状の磁性体素材Ｗを機械加工により製作した後にワニス含浸処理を行うようにしているが、この場合、既述のように磁性体素材Ｓは脆いため、機械加工が可成りやり難いのが実状である。具体的には、機械加工中に磁性体素材Ｗに破損が生じ易く、複雑な形状の磁性体素材Ｗの場合には機械加工がより一層難しく、破損し易い。そのため、加工時間が極めて長くかかり、製造コスト高となる。
【００２４】
そこで、実施例２では以上の欠点を解消すべく、図２に示すように、まず第１工程において、磁性体素材Ｓの状態のままワニス含浸処理を行う（ワニス含浸処理工程）。これによって、磁性体素材Ｓは、機械加工に強い素材となる。次に、このような状態にある磁性体素材Ｓを第２工程において乾藻硬化し（乾藻硬化工程）、その後に、第３工程において所望の形状の磁性体素材Ｗを機械加工などにて製作する（形状加工工程）。これにより、余分のワニスが第３工程における加工中に除外し、仕上げ加工済の磁性体９を得る。
【００２５】
図１及び図２において説明した製造方法によって製造された磁性体８，９についてその内部組織を顕微鏡（倍率：４００倍）にて調べたところ、図３に示すような断面形状の内部組織が存在することが確かめられた。実施例１及び実施例２で製造された磁性体８，９にあっては、図３から明らかなように、鉄粉５とバインダ６との間の空隙部７がワニス１０により充填される。従って、磁性体８，９は、空隙部７が全く存在しない内部組織を有するものとなる。これにより高強度の磁性体８，９を得ることができる。なお、ワニス１０そのものは、特別のものである必要はなく、比較的安価でありかつ組織内部に含浸し易い性質のものが好ましい。使用されるワニス１０としては、各種のものがあり、その含浸方法や乾燥方法についても各種のものが可能であるが、一例として、加熱乾燥速乾タイプのコイルワニス等を用いることが挙げられる。上述の磁性体８，９を従来の磁性体４と同一の条件で焼入ショットを行ったところ、約７倍以上の焼入ショット数をカウントすることができた。
【００２６】
以上、本発明の実施例につき述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では加熱効率を向上させるための高周波誘導加熱コイル用の磁性体８，９に付き述べたが、本発明は、これに限定されることなく高周波誘導加熱コイル用以外の各種用途の磁性体に対して適用することができる。また、本発明は、鉄粉５とバインダ６との混合体から成る磁性体素材に限らず、各種の磁性粉を含んだ混合体から成る磁性体素材の場合にも適用可能である。さらに、磁性体の形状や大きさ等は、必要に応じて変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の高周波誘導加熱コイル用の磁性体の製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の高周波誘導加熱コイル用の磁性体の製造方法の他の実施例を説明するための工程図である。
【図３】図１或いは図２に示す製造方法によって製造された磁性体の内部組織を示す顕微鏡写真図（倍率：４００倍）である。
【図４】磁性体を固定配置して成る高周波誘導加熱コイルを用いてワークを高周波誘導加熱する場合の一例を示す断面図である。
【図５】市販の磁性体素材とこれから製造される磁性体の形状を示す模式的斜視図である。
【図６】従来の製造方法によって製造された磁性体の内部組織の顕微鏡写真図（倍率：４００倍）である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ワーク（処理対象物）
２  高周波誘導加熱コイル
５  鉄粉
６  バインダ
７  空隙部
８，９  磁性体
１０  ワニス
Ｓ  磁性体素材
Ｗ  磁性体素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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